一種可編程 ExpressCard 解決方案

ExpressCard模塊是由PCMCIA推出的一種更薄、更快、更輕的抽屜式插卡，用以取代現有的PC卡和CardBus模塊，主要用于筆記本計算機后繼市場中的功能性升級和擴展。同樣，ExpressCard模塊最初旨在服務于筆記本計算機后繼市場（圖1a）。

在桌面計算機市場（圖1b），無論PC制造商還是最終用戶，都強烈希望向密封盒模型遷移，擁抱通過抽屜式擴展卡這種已在筆記本計算機領域應用達十年之久的輕松的傻瓜式升級方式。桌面計算機領域的這一趨勢為最終用戶帶來易用性，使PC制造商實現更少維修成本，因為最終用戶將無需因打開其桌面計算機而有機會損壞機器。ExpressCard技術可能會擴展到基于PC的電器中，如多媒體盒和IP機頂盒等。

ExpressCard技術
ExpressCard標準規(guī)定，所有ExpressCard模塊可以支持USB2.0或PCIExpress（或同時支持兩者），并且所有ExpressCard插槽必須接受為使用480MbpsUSB2.0接口或單通道("x1")2.5GbpsPCIExpress接口而設計的模塊。ExpressCard標準還支持熱拔插功能，具有嚴格的外形規(guī)格、電源管理模式和發(fā)熱極限要求。

ExpressCard模塊有兩種尺寸：
ExpressCard/34： 34mm(W)x75mm(L)x5mm(H)
ExpressCard/54： 54mm(W)x75mm(L)x5mm(H)

主機系統(tǒng)可以提供34-或54-模塊寬度的任意插槽組合。34-mm模塊可以工作在針對54-mm-寬度模塊設計的插槽中，但反之不可。

發(fā)熱極限定義為“插槽內”耗散。發(fā)熱極限為ExpressCard/34模塊1.3W，ExpressCard/54模塊2.1W。ExpressCard技術規(guī)定PCIExpress必須采用活動狀態(tài)L0和活動狀態(tài)L1電源管理。活動狀態(tài)電源管理(activestatepowermanagement,ASPM)支持極為積極的硬件發(fā)起電源管理功能性，超越了通過使用PCI-PM和ACPI（高級配置與電源接口）軟件電源管理技術所能獲得的功能。

熱拔插功能性是CardBus和USB規(guī)范一個制定完善的部分，PCIExpress規(guī)范同樣提供了支持。ExpressCard模塊用戶可以隨時安裝和拆下模塊，無需關閉主機。此外，PCIExpress和USB2.0的自動檢測與配置功能允許主機系統(tǒng)無需使用外部插槽控制器即可支持ExpressCard技術。需要使用一個ExpressCard電源開關來控制到插槽的電源。

WindowsXP和2000未對PCI和PCIExpress設備提供內在發(fā)現支持。但從WindowsLonghorn開始，PCIExpress設備的移除和發(fā)現將像今天的USB設備那樣優(yōu)雅無縫。

PX1011APCIExpressPHY和Spartan-3EFPGA

飛利浦半導體公司和賽靈思公司共同為新興的ExpressCard市場提供一種低成本可編程PCIExpress解決方案。我們的解決方案通過飛利浦PX1011APCIExpressPHY、賽靈思®Spartan-3EFPGA和賽靈思LogiCOREPCIExpressIP核，提供完全符合規(guī)范的x1PCIExpress端點。該解決方案憑借較低的功耗、先進的封裝、信號完整性和對PCIExpress規(guī)范的完全符合，滿足了ExpressCard規(guī)范的要求。此外，該解決方案的可編程、可重配置結構，還使您能夠構建具有創(chuàng)新性的ExpressCard應用，如多功能卡或智能外設，并降低與元件庫存和合格鑒定與關的成本。

許多新興ExpressCard應用由于封裝、功耗、信號完整性或其他技術要求而無法使用現有半導體器件。與其等待制造出符合要求的芯片，不如使用我們的經過驗證的二片式可編程解決方案，它為您提供了一種低風險的、成本有效的替代選擇，具有較短的上市時間和較長的在市時間。最終產品的設計、測試和發(fā)運可在幾周之內完成――而且一旦出現未預見到的問題，您可以隨時升級或修復硬件。

飛利浦PX1011A

飛利浦PX1011A是一款為與低成本FPGA一起使用而優(yōu)化的x12.5GbpsPCIExpressPHY器件。它具有很小的封裝，可提供卓越的發(fā)射和接收性能，符合PCIExpress規(guī)范v1.0a和v1.1。PX1011A可同時服務于ExpressCard/34和ExpressCard/54應用。PX1011A具有以下支持ExpressCard應用的關鍵特性：

正常L0模式下的低功耗特性(300mW)，包括I/O
小而薄的81腳封裝(9x9x1.05mm)，僅占據ExpressCard/34模塊上可用面積的很小部分
支持活動狀態(tài)L0和L1模式
在可選的L2模式下，可以使用一個邊帶WAKE#信號作為L2電源模式的喚醒機制

賽靈思Spartan-3EFPGA和PCIExpressIP核

賽靈思PCIExpressIP核是為Spartan-3EFPGA設計的，并具有較小的資源使用量。它實現了PCIExpress規(guī)范定義的所有邏輯和事務層，例如對于Spartan-3E500器件來說，可剩余大約50%的設計資源。

Spartan-3EFPGA使用250MHzPXPIPE標準（基于SSTL_2I/O）與PX1011APHY進行通信，并提供豐富的塊RAM資源，您可以使用這些資源實現發(fā)射和接收端緩沖器，以存儲事務層包。Spartan-3E500FPGA采用很小的球柵陣列封裝，符合ExpressCard規(guī)范的機械要求。PCIExpressIP核具有ExpressCard應用所要求的以下特性：

完全符合PCIExpress基本規(guī)范v1.1
每個方向2.5Gbps帶寬
資源利用率
5,408-5,708個LUT
六個塊RAM
3,920-4,017個觸發(fā)器
PCI/PCIExpress電源管理功能
活動狀態(tài)電源管理(ASPM)
可編程電源管理(PPM)
兼容目前的PCI軟件模型

這種組合式飛利浦/賽靈思PCIExpress解決方案功耗低(700-800mW)，因而同時適用于ExpressCard/34和ExpressCard/54應用。

此外，該聯合解決方案已于2005年6月成功完成由第45號PCI-SIG認證專題小組進行的PCIExpress認證測試，并進入PCI-SIG集成商目錄。

使用飛利浦/賽靈思解決方案，應用可以充分利用由PCIExpress帶來的2.5Gbps高吞吐率優(yōu)勢，同時享受可編程解決方案的靈活性。

DVB-TExpressCard/34演示設備
在2006年1月舉辦的消費電子展(CES)上，我們展出了世界上第一個可編程ExpressCard應用，該應用由飛利浦PX1011APCIExpressPHY與PDD2016DVB-T模塊（圖2），和賽靈思Spartan-3EFPGA與優(yōu)化的賽靈思PCIExpressIP核（圖3）組成。


飛利浦DVB-TExpressCard/34演示設備插在一臺筆記本計算機ExpressCard插槽內，接收來自一臺實況電視發(fā)射器的DVB-T信號。流式TV接收在筆記本計算機上顯示。

飛利浦RF解決方案選擇飛利浦/賽靈思聯合解決方案，將MPEG傳輸流轉換為PCIExpress包（與主機處理器通信需要），其選擇基于以下優(yōu)點：
與競爭解決方案相比，具有較低的總成本
能夠提供進一步產品增強等未來保護和跟上ExpressCard標準修改
提高了客戶產品間的重復利用性

結論
隨著ExpressCard技術開始在筆記本計算機中流行，隨后將進入桌面計算機和其他基于PC的電器中，如媒體盒和IP機頂盒等。我們的飛利浦/賽靈思聯合ExpressCard解決方案提供了一種低成本、低功耗、可編程解決方案，可支持未來幾年內的眾多新興應用。

作者：
HoWaiWong-Lam ，營銷經理 飛利浦半導體公司 ho.wai.wong-lam@philips.com
AbhijitAthavale， 高級營銷經理 賽靈思公司 abhijit.athavale@xilinx.com